Abstrak—Oksida  Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 dan  Bi 3 TiTaO 9 telah berhasil disintesis dengan metode reaksi kimia padat, kedua senyawa  berstruktur  ortorombik.Pengaruh  subsitusi  kation  A menyebabkan  perubahan  grup  ruang  A21am  menjadi  Fmmm dan nilai faktor toleransi perosvkit menurun dari ~ 0,96 menjadi ~ 0,89 pada oksida Aurivillius Bi 3 TiTaO 9 sehingga perovskit pada senyawa  tersebut  terdistorsi.  Subsitusi  pada  kation  B  tidak merubah  struktur  dan  grup  ruang.Karakterisasi  XRF OksidaAurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 mempunyai  komposisi  berbeda dengan hasil teori sedangkan komposisi Aurivillius Bi 3 TiTaO 9 mendekati nilai sebenarya.
Kata  Kunci—Oksida  Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 , Bi 3 TiTaO 9 , dan Reaksi kimia padat

## I. PENDAHULUAN
ksida  Aurivillius  merupakan  salah  satu jenis  oksida logam yang menarik untuk dipelajari secara luas karena banyak  potensi  aplikasi  yang  dimiliki  seperti  sebagai (FRAM  dan  DRAM)  atau  sebagai  material  penyimpan memori,  material  magnetik  bahan  konduktor,  katalis  dan bahan  fotoluminensense[1-7].  Pertama  kali  dipelajari  oleh Bengt  Aurivillius  pada  tahun  1949,  Aurivillius  mempunyai rumus umum [A n-1 B n O 3n+1 ] (x =1, 2, 3, 4), yang terdiri dari lapisan [Bi 2 O 2 ] 2+ dan  lapisan    perovskit    dengan  komposisi [A x-1 B x O 3x+1 ] 2- [2].
Penelitian  terdahulu  menyebutkan bahwa  subsitusi kation  A  menyebabkan  terjadinya  distorsi  pada  perovskit yang  dapat menyebabkan perubahan struktur dan sifat fisika material  sedangkan adanya  perbedaan subtitusi  kation pada posisi B perovskit tidak sampai mengubah strukturnya.Oleh karena  itu  subsitusi  kation  A  (La  dengan  Bi)  dan  B  (TiNb dengan  TiTa)  yang  mempunyai  perbedaan  jari-jari diharapkan menghasilkan Aurivillius yang mempunyai sifat- sifat yangdiharapan.

## II. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Sintesis Aurivillius
Penelitian ini mengadobsi pada penelitian-penelitian yang telah dilakukan sebelumnya yang telah berhasil mereaksikan reaktan  La 2 O 3, Bi 2 O 3, TiO 2, Ta 2 O 5 ,  dan  Nb 2 O 5 (Sigma- Aldrich,    99,999%) secara  stoikiometri  [2,3].  Reaktan- reaktan  penyusun  Aurivillius  yang  akan  disintesis  tersebut dimasukkan    dalam    mortar    dan    dilakukan  penggerusan untukmenghomogenkancampuran  pada  proses  pengerusan ditambahkan  aseton,  dibiarkan  kering, dan dibentuk  pelet. Pelet  dimasukkan    dalam    krus    alumina  selanjutnya dipanaskan    pada    temperatur  400°C  selama  8  jam,  pada temperatur  900°C  selama  2  jam  dan  pemanasan    akhir dilakukan pada  temperatur 1100°C selama  12  jam dengan
kenaikan suhu 50°C dan dilakukan penggerusan ulang setiap kenaikan suhu.

## B. Karakterisasi Aurivillius
Karakterisasi  oksida  Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 dan Bi 3 TiTaO 9 menggunakandifraksi  sinar  X  (XRD).  Analisa ini  dilakukan  untuk  menentukan  struktur  Kristal.  Masing- masing  sampel  diambil  1  gram  kemudian  diletakkan  pada sampel  holder  dan  dilakukan  analisa  dengan  sinar  X  pada panjang  gelombang (λ)  radiasi CuKα sebesar 1,54056  pada rentang  sudut  2θ  antara  5-90° ukuran  step  0,2°/detik. Difraktrogram  yang  didapat  berupa  grafik  hubungan  antara sudut  difraksi  dengan  intensitas  selanjutnya  dicocokan dengan  data  standar  dari  PCPDFWIN  (PDF,    Powder Diffraction  File)  yang  dikeluarkan  oleh  JCPDS  (Joint Committee on Powder Diffraction Standar) dan Match2.
Karakterisasi X-Ray  Fluoresence (XRF) dilakukan untuk mengetahui  komposisi  kimia  dari Aurivillius  secara kuantitatif.  Cuplikan  di  ambil  sebanyak  dua  gram  dan dimasukkan dalam sampel holder kemudian di analisis tanpa menggunakan  standar  material. Karakterisasi  dengan menggunakan        Scanning  Electrom  Microscopy  (SEM) yang dilengkapi  dengan  Energy Dispersive  X-Ray  (EDX) digunakan  untuk  mengetahui  morfologi  permukaan  serta menentukan  komposisi  unsur yang  ada  dalam  cuplikan oksida.  Cuplikan  sebanyak  0,5  gram  ditempatkan  pada sampel holder  dan  dicoating  menggunakan  karbon  yang kemudian  dianalisis  dengan    menggunakan    SEM-EDX dengan perbesaran  20.000 kali.

## III. HASIL DAN DISKUSI

## A. Sintesis Aurivillius
Metode  reaksi  kimia  padat  berhasil  digunakan  untuk mensintesis  Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 dan  Bi 3 TiTaO 9. Sintesis  oksida  Aurivillius  ini  dilakukan  dari  bahan  bahan oksida dengan kemurnian tinggi dan dilakukan penimbangan reaktan-reaktan secara stoikhiometri. Kemudian  reaktan-reaktan  dicampur  dalam  suatu  krusibel dan  dilakukan  penggerusan  untuk  menghomogenkan campuran  reaktan  dan  aseton  ditambahkan  untuk mempermudah  proses  penggerusan  dan  aseton  tidak  ikut bereaksi  pada  sintesis  senyawa  ini  karena  merupakan senyawa  organik  folatil.  Reaktan  yang  sudah  homogen dibentuk  pelet,  pelet  dimasukkan  dalam  krus  alumina selanjutnya dilakukan proses kalsinasi.

## Sintesis dan Karakterisasi Aurivillius
LaBi 2 TiNbO 9 dan Bi 3 TiTaO 9
Imam Syuhadi, Afifah Rosyidah
Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail : Afifahr@chem.its.ac.id
O
B. Karakterisasi Aurivillius
i. Analisa Difaksi Sinar-X (XRD).
Oksida  Aurivillius  yang  terbentuk  dikarakterisasi menggunakan XRD.Pola difraksi  Aurivillius LaBi hasil  sintesis  ditunjukkan pada  Gambar  1.  Gambar  tersebut memiliki kesesuaian dengan pola difraksi standar Aurivilius LaBi 2 TaNbO 9 dari  PCPDF  WIN  49-0606  pada gelombang  =1.54056  Å    Gambar  2.    Puncak    Aurivillius LaBi 2 NbTaO 9 hasil  sintesis  menunjukkan  pola  yang  mirip dengan  senyawa  Aurivillius  LaBi 2 TiNbO puncak utama Aurivillius LaBi 2 TiNbO 9 juga memiliki posi yang sesuai dengan standar Aurivillius LaBi
Gambar 1. Pola difraktogram oksida Aurivillius LaBi
Gambar  2. Difraktogram standar Aurivillius LaBi 2 TiNbO
Perbandingan  nilai  2θ  dengan  intensitas  Aurivillius  hasil sintesis dengan standar
Aurivillius LaBi ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Perbandingan nilai 2θ Aurivillius LaBi 2 TiNbO 9 hasil sintesis terhadap standar  LaBi 2 TiNbO 9 .
JURNAL SAINS DAN SENI POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) 2337-3520 (2301-928X Print)
Oksida  Aurivillius  yang  terbentuk  dikarakterisasi Pola difraksi  Aurivillius LaBi 2 NbTaO 9 1.  Gambar  tersebut memiliki kesesuaian dengan pola difraksi standar Aurivilius 0606  pada panjang .    Puncak    Aurivillius hasil  sintesis  menunjukkan  pola  yang  mirip TiNbO 9 standar.  Puncak- juga memiliki posisi yang sesuai dengan standar Aurivillius LaBi 2 TiNbO 9 .
Gambar 1. Pola difraktogram oksida Aurivillius LaBi 2 TiNbO 9 hasil sintesis
TiNbO 9
Perbandingan  nilai  2θ  dengan  intensitas  Aurivillius  hasil sintesis dengan standar Aurivillius LaBi 2 TiNbO 9
hasil sintesis terhadap
Kesesuaian posisi puncak Aurivillius hasil sintesis dengan standar  tersebut  menunjukkan  bahwa Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 .  Aurivillius  standar  tersebut memiliki  struktur  ortorombik  dengan    grup  ruang    A21am dengan parameter sel satuan  a = 5,44 c = 24,965 Å.
Senyawa  Aurivillius Bi 3 TiTaO dengan  metode  yang sama,  senyawa  ini  mempunyai  kation A berupa  Bi dan  kation B berupa Ti  dan Ta.  H mengetahui pengaruh  perbedaan  subsitusi terhadap senyawa Aurivillius LaBi Penelitian  terdahulu  melaporkan fasa antara Bi 3 TiTaO 9 dengan Bi kesamaan  fasa  tersebut  memu struktur.  Difraktogram  hasil  karakterisasi  di dengan Match2 PDF-2 pada panjang gelombang 1, yang di tunjukkan pada Gambar
Gambar  3.  Kecocokan  pola  Difraktogram denganstandar Aurivillius Bi 3 TiNbO 9
Perbandingan  nilai  2θ hasil  sintesis  Bi Aurivillius  Bi 3 TiNbO 9 dengan  Match2  yang  menunjukkan adanya  kesesuaian  posisi  puncak  yang  mendekati  sama ditunjukkan pada Tabel 2. Kesesuaian puncak hasil sintesis dengan  standar  menunjukkan  bahwa  Aurivillius  yang disintesis  sudah  terbentuk. Aurivillius  standar  memiliki struktur  ortorombik  dengan  grup  ruang  Fmmm  dan parameter  sel  a  =  5.398300  Å,  b  =  5.441700  Å  dan  c  = 25.129999Å.

## Tabel 2.
Nilai 2θ dengan intensitas Aurivillius hasil sintesis dengan standar Aurivillius Bi 3 TiNbO
Subsitusi  kation  A  (La  dengan  Bi)  berpengaruh  pada perubahan  grup ruang  A 21am Fmmm  untuk  Bi 3 TiTaO 9 , berpengaruh  pada    berkurangnya  nilai  toleransi  perovskit dari   ̴  0,96  untuk  LaBi 2 TiNbO Bi 3 TiTaO 9 ,  perbedaan  ini  dikarenakan  jari
Kesesuaian posisi puncak Aurivillius hasil sintesis dengan standar  tersebut  menunjukkan  bahwa  telah  terbentuk Aurivillius  standar  tersebut memiliki  struktur  ortorombik  dengan    grup  ruang    A21am dengan parameter sel satuan  a = 5,446  Å, b = 5,452 Å dan
TiTaO 9 juga  berhasil  disintesis senyawa  ini  mempunyai  kation i dan  kation B berupa Ti  dan Ta.  Hal ini  untuk pengaruh  perbedaan  subsitusi kation  A  dan  B terhadap senyawa Aurivillius LaBi 2 TiNbO 9 Penelitian  terdahulu  melaporkan  bahwa ada  kesamaan dengan Bi 3 TiNbO 9 [4], sehingga dari kesamaan  fasa  tersebut  memungkinkan  adanya  kesamaan uktur.  Difraktogram  hasil  karakterisasi  di  cocokkan 2 pada panjang gelombang 1,540598 Å yang di tunjukkan pada Gambar 3.
Difraktogram  Aurivillius  Bi 3 TiTaO 9
hasil  sintesis  Bi 3 TiTaO 9 dan dengan  Match2  yang  menunjukkan adanya  kesesuaian  posisi  puncak  yang  mendekati  sama esesuaian puncak hasil sintesis dengan  standar  menunjukkan  bahwa  Aurivillius  yang Aurivillius  standar  memiliki struktur  ortorombik  dengan  grup  ruang  Fmmm  dan parameter  sel  a  =  5.398300  Å,  b  =  5.441700  Å  dan  c  =
Tabel 2. ilai 2θ dengan intensitas Aurivillius hasil sintesis dengan standar
TiNbO 9 Match2
Subsitusi  kation  A  (La  dengan  Bi)  berpengaruh  pada untuk  LaBi 2 TiNbO 9 menjadi ,  subsitusi  kation  A  juga berpengaruh  pada    berkurangnya  nilai  toleransi  perovskit TiNbO 9 menjadi   ̴  0,89  untuk
,  perbedaan  ini  dikarenakan  jari-jari  kation  Bi 3+
(1,17Å) lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari La 3+ (1,36 Å).  Menggunakan  jari-jari  Shanon  dan  Prewit  jika  nilai toleransi  perovskit  0,9  <  t  <  1,0  strukturnya  adalah perovskit,  sedangkan  jika  nilai  t  diatas  1  atau  dibawah  0,9 strukturnya adalah terdistorsi [5]. Jadi subsitusi pada kation (A= La, Bi) menyebabkan struktur perovskit dari Aurivillius Bi 3 TiTaO 9 mengalami  distorsi.  Sedangkan  subsitusi  pada salah  satu  kation  B  pada  Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 dan Bi 3 TiTaO 9 (Nb  dengan  Ta)  dengan  okupansi  sama  tidak berpengaruh  pada  nilai  distorsi  maupun  struktur  kristal karena  besarnya  jari-jari  dari  Nb 5+ dan  Ta 5+ adalah  sama yaitu 0,64 Å.
ii. Analisa X Ray Flouresence (XRF)
Komposisi  unsur  oksida  Aurivillius  hasil  sintesis ditunjukkan  pada  Tabel 3.dan perbandingan  mol komposisi Aurivillius  pada  Tabel  4.  Nilai  tersebut  di  ambil  dari  hasil perhitungan  dalam  persen  massa  dengan  perbandingan  mol komposisi usur Aurivillius hasil sintesis
Tabel 3. Komposisi oksida Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 dan Bi 3 TiTaO 9 dengan  XRF Tabel 4.
Perbandingan mol komposisi oksida   LaBi 2 TiNbO 9 dan Bi 3 TiTaO 9
Perbandingan mol pada Tabel 4 menujukkan bahwa pada Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 mempunyai  komposisi  kimia berbeda dengan komposisi secara  teoritis dan secara umum nilai  perbandingan  rasio  mol  XRF  mempunyai  nilai  yang lebih  besar  dibandingkan dengan  nilai  secara  teoritis, terutama  terlihat pada nilai Bi dan La yang lebih besar, nilai Bi  yang  muncul  besar  karena  raktan  Bi 2 O 3 memiliki  titik leleh  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  reaktan  yang  lain sehingga  mudah  terurai  dan  membentuk  lapisan  bismuth [Bi 2 O 2 ] 2+ ,  perbedaan  nilai  hasil  XRF  dengan  hasil  teori  ini dimungkinkan  kurangya  homogonitas  reaktan  saat pencampuran  atau  saat  dilakukannya  proses  karakterisasi dengan  XRF.    sedangkan Aurivillius  Bi 3 TiTaO 9 memiliki komposisi kimia mendekati nilai secara teori.

## iii. Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM)
Analisa ini, cuplikan dipreparasi terlebih dahulu dicoating dengan  karbon  dan  kemudian  dimasukkan  dalam  sampel holder.Hasil  karakterisasi  SEM  untuk  kedua  senyawa
Aurivillius  dilakukan  pada perbesaran  20.000  kali ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar  permukaan  kedua  senyawa  tersebut mempunyai  bentuk lembaran tidak  beraturan,  dari  hasil SEM  tersebut  tidak  dapat  untuk  mengambarkan  bentuk struktur  kristalnya,  akan  tetapi  hanya  mengambarkan morfologi  permukaanya  saja.  Data  XRD  yang  diperoleh menyebutkan  bahwa  Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 dan Bi 3 TiTaO 9 mempunyai  bentuk Ortorombik  dengan  panjang sisi berbeda dengan sudut α=β=γ=90°.
Gambar 4. Morfologi permukaan oksida  Aurivillius (a) LaBi 2 TiNbO 9 dan (b) Bi 3 TiTaO 9

## IV. KESIMPULAN
Oksida    Aurivillius  LaBi 2 TiNbO 9 dan  Bi 3 TiTaO 9 telah berhasil disintesis dengan  metode  reaksi kimia padat.  Hasil difraktogram    XRD    menunjukkan  bahwa  kedua  oksida Aurivillius  berstruktur  ortorombik.  Subsitusi  kation  A    (La dengan  Bi)  mengakibatkan  perubahan  grup  ruang  dari A 21am menjadi  F mmm dan  menyebabkan  nilai  dari  faktor toleransi  perosvkit  (t)  menurun  dari  ~  0,96  untuk LaBi 2 TiNbO 9 menjadi ~ 0,89 untuk Bi 3 TiTaO 9 yang berarti struktur  perovskit  pada  Aurivillius  Bi 3 TiTaO 9 terdistorsi karena jari-jari dari Bi 3+ (1,17Å) lebih kecil dari La 3+ (1,36 Å) sedangkan subsitusi salah satu kation B (Nb dengan Ta) tidak memberikan pengaruh pada struktur karena besar nilai jari-jarinya sama.Hasil XRF Aurivillius LaBi 2 TiNbO 9 mempunyai  komposisi  berbeda  dengan  hasil secara  teori  sedangkan  Aurivillius  Bi 3 TiTaO 9 mempunyai komposisi mendekati sebenarnya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
1. Tim Aurivillius  yang telah bekerja  sama dan  membantu dalam penelitian ini
2. Laboratorium  Kimia  Material  dan  Energi  atas  fasilitas yang telah diberikan
3. Keluarga serta sahabat Kimia angkatan 2008.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Fang,  P.,  Fan,  H.,  Li,  J.,  Liang,  F.,  dan  Chen,  L.,  2010. “The Microstructure  and  Dielectric  Relaxor  Behavior  of  BaBi 4−x La x Ti 4 O 15 Ferroelectric Ceramics”. Journal of Alloys and Compounds 497, 416– 419
[2] Nalini,G., Subbana,G.N., Row,G.N., 2003, “Studies on n=2 Aurivillius phases: structur of the series Bi 3-x La x TiNbO 9 (0≤x≤1)”. Materials chem. And phys, 82, 663-671 [3] Snedden, A., Knight. K.S., Lightfoot., 2004, “Structural distortions in the layered perovskites CsANb 2 O 7 (A=Nd, Bi)”. Journal of Solid State Chemistry, 173 , 309–313
[4] Subbarao.,  1961., “A  Family  of  ferroelectric  bismuth  compound”, J.Phys chem pergamon., 23., 665-676
[5] Ismunandar, dkk, 2006, “Padatan  Oksida  Logam  : Struktur, Sintesis, dan Sifat-sifatnya”. ITB, Bandung
A
B
[6] Wang,  D.,  Tang,  K.,  Liang,  Z.  dan  Zheng,  H.,  2010., “Synthesis, crystal  structure    and  photocatalytic  activity  of  the  new  three-layer aurivillius phases, Bi 2 ASrTi 2 TaO 12 (A=Bi,La)”., Journal of Solid State Chemistry, 183, 361-366.
[7] Kumar,  S.  dan  Varma,  K.B.R.,  2010. “Structural,  dielectric  and ferroelectric properties of four-layer
Aurivillius phase Na 0.5 La 0.5 Bi 4 Ti 4 O 15 ”. Material  Science  and  Engineering  B,  172,  177- 182.